“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實踐＊

曾新紅，劉志軍，詹怡怡

（1.廣州航海學(xué)院電氣工程系，廣東 廣州 510725；2.廣州航海學(xué)院教務(wù)處，廣東 廣州 510725）

由于“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程涉及到電路、電力電子、單片機(jī)、過程控制、傳感器等專業(yè)知識，如果前期基礎(chǔ)知識不牢固，會導(dǎo)致學(xué)生覺得該門課程理論知識深奧，難以理解掌握。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對專業(yè)知識學(xué)以致用，在多年的教學(xué)過程中，筆者不斷研究和探索其教學(xué)方法，使其逐漸成為學(xué)生喜愛的一門課程。

“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程專業(yè)性較強(qiáng)，又是一門選修課，各高校選上率不高，因此對該門課程的教學(xué)研究甚少，筆者是在摸石頭過河中探索前進(jìn)。不同的教學(xué)模式適宜不同的課程，每一門課程都有其特殊性。筆者認(rèn)為，教師在研究其課程特點和學(xué)情后，采取適宜的方法，能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并能讓學(xué)生較好地掌握了該門課程的知識點并應(yīng)用之，就是成功的教學(xué)。

近年來隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是這兩年疫情的影響，線上線下混合式教學(xué)無疑是熱門話題，SPOC（Small Private Online Course）教學(xué)模式成為國內(nèi)外高等學(xué)校教學(xué)改革與研究的熱點?；贛OOC（Massive Open Online Course）的教學(xué)在2008年始，就已在全世界高等院校掀起教育改革熱潮，2013年起引起了中國高等院校的廣泛關(guān)注，中國各大名校也爭相實施課程改革。伴隨著MOOC 優(yōu)質(zhì)資源的開放利用，更多高校開啟了基于SPOC 模式的課堂教學(xué)改革。至2021 年8 月，在中國知網(wǎng)以“SPOC”的索引文獻(xiàn)已有5 790 篇之多，其中博碩論文有199 篇，這種教學(xué)模式幾乎已涉及每一門學(xué)科。文獻(xiàn)[1]中描述了南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在“電路分析基礎(chǔ)”課程中，應(yīng)用SPOC 教學(xué)改革項目的研究獲得較好效果。大部分觀點認(rèn)為SPOC 方式教學(xué)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的教學(xué)觀念，調(diào)整了師生的角色，減少課堂講授時間，將直接進(jìn)行講授環(huán)節(jié)放在課前，有機(jī)會完成更多活動；針對性強(qiáng)，適合大學(xué)課程的專業(yè)教學(xué)，依托在線教學(xué)平臺，通過自動評分系統(tǒng)給予學(xué)生快速反饋，允許多次提交作業(yè)次序，學(xué)生可多次反復(fù)練習(xí)強(qiáng)化知識；學(xué)生可以根據(jù)自身情況靈活安排時間學(xué)習(xí)，對難掌握的內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)觀看；豐富了課堂形式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識；同時，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)給學(xué)生帶來了一種不受時間和空間束縛的學(xué)習(xí)模式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力[2]。鑒于此，筆者也在“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程教學(xué)中進(jìn)行了線下線上混合式教學(xué)模式的教學(xué)改革。

1 充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源，尋求適宜的教學(xué)方法

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活水平的提高，現(xiàn)代青年普遍處在機(jī)不離身的狀態(tài)。在上課中，如果學(xué)生覺得上課乏味，教師稍不留神，學(xué)生就會拿出手機(jī)來玩。為了避免學(xué)生上課玩手機(jī)的現(xiàn)象，首先，教師要備好課，盡可能吸引學(xué)生的注意力；其次，課前統(tǒng)一要求學(xué)生將手機(jī)存放在課室門口的手機(jī)袋里，按學(xué)號放置，并以此來點名，懸空的手機(jī)袋，呼其學(xué)生姓名，看其是否有遲到、曠課現(xiàn)象。同時，充分利用人人有手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)的機(jī)會，課程教學(xué)中，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺，將傳統(tǒng)的線下課程改為線下線上相結(jié)合的教學(xué)方式。利用網(wǎng)絡(luò)平臺拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)時限，合理應(yīng)用騰訊課堂、雨課堂、學(xué)校優(yōu)慕課平臺、QQ、騰訊會議輔助教學(xué)。利用在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺中創(chuàng)建的課程資源為學(xué)生提供課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)和交流的平臺。

學(xué)校的大力支持為“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程改革提供了條件。

傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在信息爆炸的當(dāng)今時代，對于時刻不離手機(jī)的青年一代，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，是值得每一位教師深思和嘗試的問題。信息技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用，致使線下線上融合的教學(xué)模式容易嵌入到學(xué)生日常生活學(xué)習(xí)中。提升本科應(yīng)用型大學(xué)教育的教學(xué)質(zhì)量的大背景，為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)提供了條件。早在2012年，學(xué)校就要求每位教師建立一門以上的網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)校安排了專門的技術(shù)人員為教師網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)時可能出現(xiàn)的問題給予技術(shù)支持，學(xué)校也為每位教師提供了雨課堂教學(xué)平臺；聘請有名專家到校講座，并舉辦教師經(jīng)驗交流會，以開拓教師的教學(xué)模式和提高教學(xué)質(zhì)量；學(xué)校返聘離退休教師，組成教學(xué)督導(dǎo)組，聆聽每位教師的授課，了解其上課情況和課堂秩序，對教學(xué)方法好的教師給予表揚和宣傳，對教學(xué)效果欠佳的教師給予糾正和建議；學(xué)校的大力支持和多年優(yōu)慕課網(wǎng)絡(luò)資源的積累為該門課程開展線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)提供了條件。已在優(yōu)慕課平臺建立的“控制電機(jī)及其控制”課程程資源有教學(xué)大綱、教案、教學(xué)課件、學(xué)習(xí)微視頻，動畫資源，網(wǎng)上自測等。還采用中國大學(xué)相關(guān)MOOC 課程作為課程的拓展和補(bǔ)充。

授課中，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。課堂上，引用BOPPPS[3]（Bridge-in、Objective 、Pre-assessment、Participatory learning、Post-assessment、Summary/closure）教學(xué)設(shè)計理念。

通過導(dǎo)言吸引學(xué)生的注意力→明確學(xué)習(xí)目標(biāo)→前測→主動參與式學(xué)習(xí)→后測→總結(jié)，提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性和專注力。導(dǎo)言中常常融入思政內(nèi)容，關(guān)注時政新聞和科技前沿發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)同學(xué)們追求真理、實事求是、勇于探索與實踐的科學(xué)精神。時常教導(dǎo)學(xué)生，作為電氣工程專業(yè)人才，特別是在一線工作的技術(shù)人才，要有精準(zhǔn)可靠、精益求精的精神，同時提升學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計能力和與人合作中良好的交流溝通能力。文中提到的前測、后測主要以課堂問答的形式體現(xiàn)，或是利用網(wǎng)絡(luò)，在上課前10 min 發(fā)送測試題至雨課堂進(jìn)行課堂前測。這樣，一方面也可以起到點名作用，一方面可以了解學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況。課堂前測的成績將計入平時成績中。

課堂前測和點名有效地提高了學(xué)生的出勤率和學(xué)習(xí)主動性，遲到的學(xué)生大幅減少，除了個別學(xué)生偶爾因傷或生病請假外，學(xué)生出勤率能達(dá)到99.5%以上。課中，采用多種形式的課堂互動，以提升課堂的活躍度，除了在講課的時候經(jīng)常用不同的提問方式與學(xué)生互動，還不定期地隨機(jī)抽點學(xué)生講解小部分課程內(nèi)容，給予學(xué)生展示自己的機(jī)會。同學(xué)們上課打瞌睡的少了，學(xué)習(xí)的參與度得到提高。

2 改變傳統(tǒng)的作業(yè)布置方式

傳統(tǒng)教學(xué)中，每章節(jié)上完后即布置相關(guān)課程作業(yè)。根據(jù)以往的情況，筆者每每布置完作業(yè)后，抄作業(yè)的同學(xué)不少，很多同學(xué)不經(jīng)思考就將作業(yè)抄上來，教師批改作業(yè)時，發(fā)現(xiàn)一大批雷同現(xiàn)象，連錯別字、公式都錯得一模一樣。教師一再強(qiáng)調(diào)不許抄作業(yè)，但起效甚微，屢教不改。評講后，也很少同學(xué)會糾正過來再提交。鑒于此，該課程筆者不再每章節(jié)布置課后作業(yè)，每章節(jié)的作業(yè)主要以課堂提問的形式完成，每一個同學(xué)都可能提問到，所以每一個同學(xué)都要做好準(zhǔn)備，課堂提問回答正確的加分，回答錯誤的扣1 分，但主動舉手回答的，如果回答錯誤，不扣分也不加分，回答正確的有獎勵分。這些分都將記錄到總評成績。在首次上課時，就提出將在第四章學(xué)完后，在同學(xué)們有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)后，布置大作業(yè)。

布置的大作業(yè)是選擇自己感興趣的電機(jī)，利用該電機(jī)輔以學(xué)過的專業(yè)知識，設(shè)計一款作品，可以是實物，也可以是仿真效果作品。學(xué)生可以自由發(fā)揮自己的想象。4 人一組，各自分工。設(shè)計的成品在本課程結(jié)束前，將安排在課堂展示。各組派代表上臺演講展示，對所使用的電機(jī)工作原理要詳細(xì)介紹，并說明其制作過程和控制機(jī)理，臺下同學(xué)們可以提問和質(zhì)疑，演講者要對提問與質(zhì)疑作答。臺下其他各組隊員對臺上作品的介紹和答疑情況進(jìn)行打分。結(jié)束后，根據(jù)總體得分的高低進(jìn)行排名，每班前3 名的組隊，教師將會給予學(xué)習(xí)用品獎勵。大作業(yè)的成績將占據(jù)平時成績50%的比例。筆者發(fā)現(xiàn)此種方式能極大地鼓舞學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)作熱情。從課程教學(xué)的第4 周開始布置大作業(yè)，要求到12 周左右提交成品。這樣教師可以在課程結(jié)束前幾周找時機(jī)安排學(xué)生上臺演示其作品。

大作業(yè)布置后，同學(xué)們便積極查找素材，主動了解本課程的內(nèi)容，對自己感興趣的電機(jī)提前看書預(yù)習(xí)，看不明白的，問老師或同學(xué)，筆者在學(xué)校優(yōu)慕課平臺中也提供了學(xué)習(xí)資源，還給學(xué)生提供給其他學(xué)習(xí)資源平臺，比如嗶哩嗶哩學(xué)習(xí)網(wǎng)站、中國大學(xué)MOOC 課堂等。在該課程互動平臺中，如能積極回答其他學(xué)生疑問，并回答正確的，也有獎勵分，1～5 分。教師會時常關(guān)注平臺，根據(jù)情況給適當(dāng)獎勵分，這些分都將記錄在總評中，這樣學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性提高了。某天，筆者在中午巡查學(xué)生宿舍的時候，看到有些學(xué)生正在用電腦看視頻，問他們在看什么，學(xué)生回答說正在加強(qiáng)學(xué)習(xí)單片機(jī)知識，學(xué)過的單片機(jī)知識掌握得不太好，現(xiàn)在想用直流減速電機(jī)做一個智能尋跡避障小車的設(shè)計，要用到單片機(jī)，所以就在嗶哩嗶哩網(wǎng)站找視頻再學(xué)習(xí)。作為教師，這正是筆者期望的，同學(xué)們有了構(gòu)思后，就要想辦法完成它，缺哪方面的專業(yè)知識，就要自己去查找資料彌補(bǔ)其不足。不但首先要熟悉電機(jī)知識，還要掌握其控制原理，熟悉其他課程專業(yè)知識。有些同學(xué)想做電機(jī)仿真控制的，也有在加強(qiáng)MATLAB的學(xué)習(xí)或其他課程的學(xué)習(xí)。同學(xué)們課外玩游戲的少了，主動加強(qiáng)專業(yè)知識學(xué)習(xí)的多了。原來覺得該門課程學(xué)習(xí)內(nèi)容深奧，因為學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，覺得并不是那么難學(xué)了。而且每一步完善自己作品的時候，學(xué)生都會特別興奮。從同學(xué)們提交的作品來看，大部分同學(xué)都花了很大心思在做作業(yè)，也很有創(chuàng)意。學(xué)生在課堂講解小組作品和演示情況如圖1 所示。

圖1 學(xué)生在課堂作品講解與演示

經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)體驗，同學(xué)們學(xué)習(xí)成績有了很大提高，期末測試大部分為優(yōu)良，沒有不及格。學(xué)生普遍覺得學(xué)習(xí)這門課程很有意義，不但學(xué)好了這門課程，而且鞏固了以前所學(xué)的多門專業(yè)課程知識；不但增長了自己的專業(yè)知識，也提高了自己的動手能力和分析問題的能力，而且還拓展了專業(yè)知識以外的知識，比如紅外線檢測和IC 卡感應(yīng)開門設(shè)計，是學(xué)生通過自學(xué)獲得的知識，并將其應(yīng)用于作品設(shè)計。

3 改變傳統(tǒng)的成績評定方式

為鼓勵同學(xué)們?nèi)粘W(xué)習(xí)的參與度和持續(xù)性，總評成績跟以往做了些調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)方式下總評成績分為平時成績30%+期末考試成績70%，平時成績主要以課堂考勤、平時作業(yè)和實驗成績來衡量。有些同學(xué)平時不怎么認(rèn)真學(xué)習(xí)，期末時，借他人的筆記，熬夜突擊復(fù)習(xí)，也能考得好成績?，F(xiàn)在為了突出學(xué)生平時學(xué)習(xí)的重要性，總評成績分為期末考試40%+平時成績60%，平時成績中包括[4]平時考勤、課堂問答與表現(xiàn)（包括線上互動，在本課程線上互動中，積極回答同學(xué)們提問的、回答正確的均有加分記錄）、實驗成績和大作業(yè)成績。大作業(yè)成績的給定，除了作品展示時的打分，還結(jié)合小組自評和互評成績來給定。學(xué)習(xí)成績評價組成比例如圖2 所示。

圖2 成績占比

4 學(xué)生反響與教學(xué)感悟

在期末對該門課程教學(xué)評價滿意度調(diào)查中，滿意率達(dá)到94%，大部分同學(xué)覺得該種線上線下相結(jié)合的授課模式容易接納，考核方式合理。學(xué)生反映在“雨課堂”課程前測中，時有網(wǎng)絡(luò)卡頓現(xiàn)象，導(dǎo)致未能真實體現(xiàn)學(xué)生學(xué)情情況，所以，“雨課堂”測試改成在課后測試，并延長問答時間，學(xué)生可以在中午或傍晚規(guī)定時間內(nèi)作答。此種方式更能體現(xiàn)當(dāng)天課堂學(xué)習(xí)效果。

今天的時代已經(jīng)是知識經(jīng)濟(jì)的時代、學(xué)習(xí)的時代。教師只有不斷地更新和拓寬自己的知識領(lǐng)域和教學(xué)認(rèn)知，在工作中不斷地吸新引舊，研究教材，學(xué)習(xí)新知識，反思自己的行為，才能適應(yīng)時代的要求，適應(yīng)教育新形勢的需要。

5 結(jié)束語

對于“控制電機(jī)及其應(yīng)用”課程，經(jīng)過教學(xué)方式的改革，極大地提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和鉆研精神，教師的用心得到了同學(xué)們的充分肯定。在年度教學(xué)評價中，筆者有幸被評為學(xué)校為數(shù)不多的2020—2021 年度“優(yōu)秀教師”。大學(xué)教育應(yīng)該是起引導(dǎo)作用的教學(xué)，不給學(xué)生限制思維，讓同學(xué)們自由發(fā)揮想象，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自由探索的熱情。專業(yè)課程教學(xué)是一個長期不斷探索的過程，教與學(xué)相輔相成，只有教師用心去教，學(xué)生用心去學(xué)，才能起到兩相得益的作用。